行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:包括電子控制單元及依次與電子控制單元連接的轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器、水溫傳感器、排氣溫度傳感器、氧傳感器、天然氣供給系統(tǒng)及柴油供給系統(tǒng)； 所述轉(zhuǎn)速傳感器用于測量發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速;所述油門位置傳感器用于測量油門開度；所述水溫傳感器用于測量發(fā)動機的冷卻水溫;所述排氣溫度傳感器、氧傳感器安裝在發(fā)動機排氣管前段，準(zhǔn)確檢測發(fā)動機排氣中的空燃比反饋信號并傳送給電子控制單元，使電子控制單元能判別氣缸內(nèi)混合氣濃度和燃燒情況，并對柴油引燃油量、天然氣噴射時間和噴射量進行實時控制調(diào)節(jié)； 所述柴油供給系統(tǒng)包括油箱、燃油濾清器、輸油栗、噴油栗、噴油嘴、步進電機及噴油壓力傳感器;所述油箱存儲柴油;燃油濾清器安裝于油箱與輸油栗之間，用于濾除柴油雜質(zhì)；噴油栗連接噴油嘴;步進電機分別控制輸油栗、噴油栗;噴油壓力傳感器安裝在噴油栗與噴油嘴間，并與電子控制單元連接； 所述天然氣供給系統(tǒng)包括LNG儲罐、液化器、調(diào)壓閥、電磁閥、天然氣噴嘴、混合器及天然氣壓力傳感器;LNG儲罐用于存儲天然氣;天然氣經(jīng)液化器液化依次流經(jīng)調(diào)壓閥、電磁閥、天然氣噴嘴、混合器;天然氣壓力傳感器安裝在調(diào)壓閥與電磁閥之間，并與電子控制單元連接； 噴油壓力傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，油門位置傳感器，水溫傳感器和排氣溫度傳感器的信號同時傳送給電子控制單元，根據(jù)傳入信號，電子控制單元輸出信號給步進電機和天然氣噴嘴;其中步進電機用于控制LNG/柴油雙燃料發(fā)動機的引燃量，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)速信號確定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和電磁閥開關(guān)時間；電子控制單元根據(jù)噴油壓力傳感器產(chǎn)生的信號確定天然氣噴氣時刻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述混合器為柱塞式雙排孔混合器，安裝在發(fā)動機渦輪增壓與進氣歧管之間，縮短天然氣和空氣的混合氣到發(fā)動機氣缸的距離，減少控制系統(tǒng)對天然氣噴射量的控制發(fā)生變化到實際進入氣缸的混合氣發(fā)生變化的時間差，提高響應(yīng)速度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:LNG/柴油雙燃料發(fā)動機空燃比的控制采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的方式，根據(jù)氧傳感器所測量的空燃比與目標(biāo)空燃比的閉環(huán)調(diào)節(jié)油量和燃?xì)饬渴箤崪y空燃比和目標(biāo)空燃比一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)將雙燃料發(fā)動機的運行工況主要劃分為啟動和怠速工況、過渡工況、限速工況、常規(guī)工況和瞬態(tài)工況，發(fā)動機工作模式分為停止模式、啟動-怠速模式、常規(guī)模式、過渡模式、限速模式和瞬態(tài)模式，不同工況采用不同的工作模式;雙燃料下各工作模式的判斷是根據(jù)發(fā)動機當(dāng)前的油門開度和轉(zhuǎn)速來確定切換的;所述各模式的定義如下: 停止模式:發(fā)動機停止運行，各執(zhí)行機構(gòu)停止工作； 啟動-怠速模式:發(fā)動機啟動，但是油門踏板未被踩下這段時間內(nèi)發(fā)動機的工作狀態(tài)； 限速模式:雙燃料發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過2800r/min時的工作狀態(tài)； 常規(guī)模式:雙燃料模式正常運行時的工作狀態(tài)； 瞬態(tài)模式:包括有急加速模式和減速模式，急加速模式是指油門踏板未被踩下的工作狀態(tài)，急減速模式是指駕駛員油門踏板被松開的工作狀態(tài)； 過渡模式:發(fā)動機從純柴油工作模式向雙燃料工作模式切換時的工作狀態(tài)； 同時，判定天然氣模式狀態(tài)必須滿足以下兩個個條件:LNG儲罐的儲氣壓力不低于設(shè)定值，發(fā)動機溫度應(yīng)不低于最低溫度閾值，發(fā)動機轉(zhuǎn)速應(yīng)高于設(shè)定值，即發(fā)動機必須運行一段時。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)動機啟動電子控制單元首先進入自檢模式，在自檢模式下主繼電器關(guān)閉后，步進回到初始位置，步進電機到位后，管路高壓電磁閥打開，2S后關(guān)閉檢查這些執(zhí)行器是否能正常工作;若系統(tǒng)正常則根據(jù)傳感器信號確定各個模式之間的相互轉(zhuǎn)換，各模式間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下: 啟動-怠速模式:發(fā)動機啟動成功后，轉(zhuǎn)速逐漸增加，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過啟動轉(zhuǎn)速，并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于100r/min且低于900r/min時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運行，雙燃料發(fā)動機進入啟動-怠速工況，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于100r/min時，則進入停止模式； 常規(guī)模式:雙燃料發(fā)動機處于啟動-怠速工況時，踩下油門踏板，若油門開度大于25%，轉(zhuǎn)速超過I lOOr/min且冷卻水溫度超過最低溫度閾值，發(fā)動機進入常規(guī)模式;若松開油門踏板，當(dāng)油門開度小于25%且發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于llOOr/min，控制模式從常規(guī)模式回到啟動-怠速模式;最低溫度閾值為60 °C ； 過渡模式:雙燃料發(fā)動機由純柴油模式向雙燃料模式轉(zhuǎn)換時的工作狀態(tài)，若檢測到天然氣噴射量突然從零增加到一個較大值，則發(fā)動機進入過渡模式； 瞬態(tài)模式:當(dāng)雙燃料發(fā)動機進入常規(guī)工況時，若油門開度變化率大于設(shè)定的最大值，發(fā)動機進入急加速模式，若油門開度變化率小于設(shè)定的最小值，發(fā)動機進入急減速模式； 限速模式:當(dāng)雙燃料發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過2800r/min，考慮到轉(zhuǎn)速過高會對發(fā)動機造成損壞，發(fā)動機進入限速模式，若雙燃料發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于2800r/min，發(fā)動機由限速模式退回常規(guī)模式。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:排氣溫度傳感器，水溫傳感器，油門位置傳感器為發(fā)動機的部分負(fù)荷和熱機怠速工況實現(xiàn)閉環(huán)控制提供一個反饋信號，通過增量型PID閉環(huán)控制算法對天然氣噴射量進行進一步控制得出修正的噴油量數(shù)值。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)冷卻水溫度、油門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速均大于設(shè)定值，發(fā)動機進入常規(guī)工況，以雙燃料工作模式運行， 電子控制單元根據(jù)發(fā)動機曲軸當(dāng)前轉(zhuǎn)速和油門位置，氧傳感器信號查詢標(biāo)定好的天然氣噴射脈寬MAP圖計算噴嘴的基本噴射脈寬，即當(dāng)前狀態(tài)下的天然氣噴射量，根據(jù)發(fā)動機在不同工況點、不同負(fù)載下的工作特性和排放性能，采用不同的替代率，計算出引燃柴油量；電子控制單元根據(jù)柴油機噴油管中的噴油壓力信號，最終確定天然氣的噴射時刻； 同時，在控制過程中，通過排氣溫度傳感器和水溫傳感器對發(fā)動機的熱負(fù)荷進行實時監(jiān)測，當(dāng)熱負(fù)荷超標(biāo)時，通過降低發(fā)動機的燃?xì)饬?，降低發(fā)動機的功率輸出或者切換到純?nèi)加湍Ｊ奖Ｗo發(fā)動機。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述氧傳感器為一寬頻氧傳感器;所述電子控制單元包括主控制器及與其相連接的輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、電源模塊;所述輸入模塊為傳感器信號采集及處理模塊，包括轉(zhuǎn)速信號處理電路、冷卻水溫度信號采集及處理電路、氧傳感器模擬信號采集及處理電路、噴油壓力模擬信號采集及處理電路、排氣溫度采集及處理電路、模擬量信號采集及處理電路、氣體溫度壓力信號采集及處理電路;所述輸出模塊包括天然氣噴嘴驅(qū)動模塊及步進電機驅(qū)動模塊；電源模塊向主控制器、輸入模塊、通信模塊、天然氣噴嘴、步進電機供電。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器包括一 MC9S12XET256單片機最小工作系統(tǒng);所述轉(zhuǎn)速信號處理電路包括NCVl 124芯片及一階濾波電路;所述冷卻水溫度信號采集及處理電路包括一二階低通濾波電路;所述氧傳感器模擬信號采集及處理電路包括一 CJ125芯片；所述噴油壓力模擬信號采集及處理電路包括一二階低通濾波電路及一限壓電路;所述排氣溫度采集及處理電路包括MAX6675芯片;所述模擬量信號采集及處理電路為A/D轉(zhuǎn)換電路;所述氣體溫度壓力信號采集及處理電路包括一電壓跟隨器及一二階低通濾波器。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種LNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)，其包括電子控制單元及依次與電子控制單元連接的轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器、水溫傳感器、排氣溫度傳感器、氧傳感器、天然氣供給系統(tǒng)及柴油供給系統(tǒng)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一種開環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的方式實現(xiàn)對LNG/柴油雙燃料發(fā)動機的運行控制，實現(xiàn)對引燃油量、天然氣噴射時間和噴射量的實時控制調(diào)節(jié)，使柴油發(fā)動機運行平穩(wěn)，提升發(fā)動機在雙燃料運行模式下的性能。
【IPC分類】F02D41/20, F02D41/14, F02D41/30, F02D41/00, F02D41/02, F02D19/08
【公開號】CN105697161
【申請?zhí)枴緾N201610072855
【發(fā)明人】彭育輝, 蔡萍, 陳劍雄, 楊輝寶, 陳祥臻
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年2月3日